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风电集群多时间尺度有功功率协调控制策略
一、引言
随着风电装机规模的不断扩大，风电在电力系统中的地位也逐渐提升。风电集群作为一种典型的分散式电力源，具有很大的功率波动和风险管理问题。为了实现风电集群的稳定运行和输出平稳，在多时间尺度上对风电集群的功率进行协调控制显得尤为重要。
本文将从风电集群的多时间尺度特性出发，分析其功率波动的原因和影响，并探讨风电集群的协调控制策略，以促进风电集群在电力系统中的进一步应用。
二、风电集群的多时间尺度特性及功率波动原因
1.多时间尺度特性
风电集群的多时间尺度特性主要表现在以下几个方面：
（1）小时时间尺度，受气象条件影响，风速和风向的变化导致风机输出功率的短期波动。
（2）日时间尺度，日出日落、气温变化等因素影响下，风机输出功率存在较大的日内波动。
（3）季节时间尺度，季节交替期，风机输出功率也会发生变化。
（4）年时间尺度，一年内的不同季节，天气情况，以及风机的运行状态等因素综合作用导致年内功率波动。
2.功率波动原因
风电发电与传统燃煤发电不同，其输出功率的波动性较强，主要原因包括以下几个方面：
（1）气象条件的影响：风速和风向的变化会直接影响风机叶片的转速和转矩，从而改变风机输出功率。
（2）风机间协调不当：当风力机之间的协调不当时，其中一部分风力机的AGC措施会抑制其他风力机的运行，从而导致风电集群的输出功率波动。
（3）电力系统对风电的控制限制：在风电与传统火力发电一起运行时，电力系统将对风电输出功率实施控制限制，一些提高风电可靠性工具实施控制限制，例如风电出力调度以及风力机并联控制等。
三、风电集群的协调控制策略
为了保证风电集群的稳定运行和输出平稳，在多时间尺度上对风电集群的功率进行协调控制是必要的。该控制策略的主要目标是最小化风电集群输出功率的波动程度。下面列举一些具体的协调控制策略：
1.风电输出功率预测
风电输出功率预测可以有效地降低风电集群的输出功率波动。通过对各种气象条件，风机运行状态以及电力系统运行状态的监测和分析，可以对风电输出功率进行预测，并在实际运行中进行实时调整。
2.风机间协调控制
在风电集群中，各风机之间的协调控制也可以对输出功率的波动进行有效的限制。例如在风速较高时，可以将风机的叶片扭转控制在最大限度内，以增加风力机的风能捕获率；在风速较低时可以适当减小叶片扭转，延长风机寿命。
3.电力系统对风电集群的控制限制
电力系统对风电的控制限制也是影响风电集群输出功率波动的重要因素之一。为了降低风电集群的输出功率波动，电力系统需要在风电与传统火力发电一起运行时对风电输出功率进行限制，限制程度取决于电力系统的负荷情况和实时运行状态。
4.新能源储能技术的运用
随着新能源储能技术的不断发展，将其应用到风电集群中可以有效地降低风电的功率波动，维持电力系统的稳定运行。例如利用储能技术，可以在风速较高时将剩余能量储存起来，在风速较低时释放出来，以保证输出功率的平稳。
四、结论
本文从风电集群的多时间尺度特性及功率波动原因出发，分析了风电集群在电力系统中的重要性，并探讨了风电集群的协调控制策略。如何保证风电集群在电力系统中的平稳运行和输出稳定，是目前风电行业所面临的主要问题之一。通过有效的协调控制策略，可以减少风电集群的输出功率波动，提高风电集群的经济效益和可靠性，进一步推动风电产业的可持续发展。